高炉喷吹混合煤的燃烧特性及动力学分析

利用热重分析天平,研究非等温燃烧条件下无烟煤、贫煤与高挥发分烟煤的混合煤试样的燃烧特性及其反应动力学参数。考察了不同配比混合煤试样的挥发分初析温度、着火温度、最大燃烧速率和燃尽特性等燃烧特征参数,求出了反应的动力学参数活化能Ea和指前因子A。研究结果表明：随着烟煤配入量的增加,混合煤的挥发分初析温度、着火温度和燃尽温度...     

Fe2O3催化煤粉燃烧的动力学

采用WCT-2C型微机热重分析天平以及非等温燃烧的方法对汉阳煤的燃烧特性及其反应动力学参数进行详细分析.研究了不同Fe2O3配比对试样的着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等的影响,计算出煤粉燃烧反应的动力学参数活化能Ea.试验结果表明:试样燃烧的的活化能呈现“V”形,Fe2 O3配比为3％(质量分数,下同)时催化作用最明显,超过3％后随着配比的增加催化作用减弱.     

生物质焦助燃高炉喷吹煤粉机理的实验研究

利用热重分析天平,在非等温燃烧条件下,研究了松木的热解产物——生物质焦对两种高炉喷吹无烟煤混合试样的催化燃烧反应性的影响。研究结果表明:两种无烟煤的燃点随混煤中生物质焦比例的增加而降低,对无烟煤的燃点有明显的降低作用,能够有效地加快煤粉燃烧速率;生物质焦的掺入有助于改善煤粉的着火性能,对煤粉的燃烧有催化促进作用。     

不同种类生物质的燃烧特性分析

通过热重分析方法研究了不同种类的生物质在不同燃烧条件下的燃烧过程及其动力学特性。在升温速率分别为20、30和40℃/min,加热终温900℃的条件下,得到了不同种类的生物质燃烧的TG、DSC曲线,研究了加热速率和含氧量对燃烧过程的影响,建立了生物质燃烧的反应动力学方程,由Coats-Redfern积分法得到了生物质燃烧动力学参数,分析了不同试样的活化能和频率因子。     

粒径对煤粉燃烧特性的影响及动力学分析

利用TG-DTG热分析技术研究粒径对煤粉燃烧特性的影响。结果表明：随着煤粉粒径的减小,煤粉着火温度和燃尽温度降低,最大燃烧速率和平均燃烧速率增加,可燃指数和综合燃烧特性指数提高,粒径减小可以有效改善煤粉的燃烧性能;对比粒径对不同煤质燃烧性能的影响发现,减小粒径对无烟煤燃烧性能的改善更具积极意义。利用Coats-Redfern积分法分析了粒径对煤粉燃烧过程的动力学参数的影响,计算结果表明：随着煤粉粒径的减小,煤粉燃烧反应的表观活化能降低,指前因子增加。     

生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥

对生物质松木锯末和烟煤还原焙烧高铁拜耳法赤泥进行对比试验研究,包括还原温度、还原时间、还原剂用量对还原效果的影响.生物质松木锯末还原高铁拜耳法赤泥所需还原温度低而且还原时间短最终还原效果较好.试验通过热分析和X射线衍射、动力学研究结果揭示出生物质松木锯末中低温还原高铁拜耳法赤泥机理.同时确定了生物质松木锯末中低温还原的最佳还原条件.研究表明生物质松木锯末为赤泥质量分数的20%,还原温度为650℃,还原时间为30 min可将赤泥完全磁化.生物质松木锯末热重试验分析表明250~375℃温度区间为锯末热解的主要阶段,350℃左右热解速率达到最大,450℃后热解反应趋于平缓;烟煤热重试验表明300~700℃温度区间为烟煤热解的主要阶段,450℃左右热解速率达到最大,650℃后热解反应趋于平缓.动力学研究表明锯末在300~400℃区间热解表观活化能比烟煤热解表观活化能要低很多,说明在此温度范围内锯末比烟煤更加容易发生热解反应.生物质能够中低温还原高铁拜耳法赤泥,还原温度比煤基还原的还原温度低200℃左右.      

热分析法研究煤的燃烧特性

用普通热分析天平测量了煤粉燃烧着火温度,可燃性指数和反应动力学参数。指出将热重曲线发生明显失重时的切线与其基线的交点对应的温度定义为着火温度较为合理;挥发份的总量和不同组成二者均能影响着火;用Anderson-Freeman差减微分法计算反应活化能和频率因子简单、适用。可燃性指数是表征煤在反应前期能力的重要指标,可用于评价火焰稳定性。同种但产地不同的煤,其燃烧特性可能有较大的差别。     

生物质焦与煤共气化特性研究

本文利用非等温热重分析法研究了生物质焦与煤的共气化特性,探讨了生物质焦与煤共气化反应特征温度的变化情况,并分别运用Doyle和Coats-Redfern近似函数计算了反应动力学参数.采用Doyle法计算时,相关系数R2值比Coats-Redfern法更大,因此Doyle法计算结果更合理.采用Doyle法计算出：生物质焦的气化反应活化能为134.97 kJ/mol,烟煤和无烟煤分别是197.85 kJ/mol和171.36 kJ/mol.随着无烟煤、烟煤中生物质焦掺混的比例增加,反应活化能不断下降.研究结果表明：生物质焦可以促进两种煤的气化反应,降低煤的最终反应温度和气化反应活化能.     

松木焦与无烟煤混燃特性及反应动力学

利用非等温热重法研究了松木焦、高炉喷吹用无烟煤及不同比例松木焦和煤粉混合试样的燃烧特性,对不同比例松木焦混合试样着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性指数等燃烧特征参数进行了研究.并利用Coats-Redfern模型对混料主要燃烧过程进行动力学特性研究和燃烧限制性环节分析.结果表明,松木焦的加入对无烟煤的燃烧产生明显的促进作用.混料的燃烧过程主要分为2个阶段,分别为挥发分析出燃烧和焦燃烧阶段.当松木焦的质量分数由30％增至80％时,混料主要燃烧过程的2个阶段平均表观活化能分别由50.77 kJ/mol降至47.27 kJ/mol和74.45 kJ/mol降至23.30 kJ/mol.这2个阶段分别为一级化学反应控制和扩散动力学控制.     

吉木萨尔油页岩热解动力学的实验研究

在升温速率为30℃/min时对吉木萨尔油页岩进行热重实验研究,根据实验所得TG/DTG曲线特点,采用高斯多峰拟合法将油页岩热解过程分解为五个阶段,每个阶段代表油页岩热解过程的不同特征反应。采用峰值分析法对不同特征反应建模并求解动力学参数(活化能E、指前因子A及反应级数n),不同特征反应对油页岩热解过程转化率贡献不同,其权重即为峰值分析中子峰曲线下方面积,采用加权叠加的方法对油页岩热解过程进行模拟,得到了油页岩热解过程动力学模型。结果表明:模拟结果与实验曲线吻合良好。     

欧洲生物质半焦与煤混合燃烧特性分析

利用热重分析,采用非等温燃烧方法分别对3种欧洲生物质半焦（绿植废弃物green waste（GW）、厨余废弃物organic fraction（OF）和橘子皮废弃物orange peel（OP））与凌源无烟煤（LY）混合试样的燃烧特性参数进行试验研究,分析不同半焦配比下混合样品的着火温度、最大燃烧速率温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数。结果表明,3种生物质半焦的燃烧性能均优于无烟煤,综合燃烧特征指数S值大小顺序为GW＞OF＞OP＞LY;当GW、OF和OP半焦配比分别从5%逐渐增加到20%时,不同混煤的综合燃烧特征指数S值分别从8.196×10-15、8.008×10-15和7.841×10-15 mg2/(min2·K3)增加到12.285×10-15、13.094×10-15和8.970×10-15 mg2/(min2·K3),表明生物质半焦的加入能够改善混煤燃烧性,且随着其配比的进一步增加,混煤燃烧性不断增强。     

Thermogravimetric Analysis of Coal Char Combustion Kinetics

Four chars prepared from pulverized coals were subjected to non-isothermal and isothermal combustion tests in a thermogravimetric analysis(TGA)device.Three different test methods,i.e.,non-isothermal single heating rate(A),non-isothermal multiple heating rate(B),and isothermal test(C),were conducted to calculate the kinetic parameters of combustion of coal char.The results show that the combustion characteristics of bituminous coal char is better than that of anthracite char,and both increase of heating rate and increase of combustion temperature can obviously improve combustion characteristics of coal char.Activation energies of coal char combustion calculated by different methods are different,with activation energies calculated by methods A,B and C in the range of 103.12-153.77,93.87-119.26,and 46.48-76.68kJ/mol,respectively.By using different methods,activation energy of anthracite char is always higher than that of bituminous coal char.In non-isothermal tests,with increase of combustion temperature,the combustion process changed from kinetic control to diffusion control.For isothermal combustion,the combustion process was kinetically controlled at temperature lower than 580℃ for bituminous coal char and at temperature lower than 630℃ for anthracite char.     

高炉喷吹兰炭的最佳配比

 为探究高炉喷吹兰炭的最佳配比,使用TG-DTG热分析技术研究了百善无烟煤、神华烟煤和兰炭组成混煤的燃烧特性。结果表明,混煤中兰炭配比量增加可以降低煤粉的着火温度与燃尽温度,缩短燃烧时间,提高综合燃烧特性指数,改善混煤燃烧性;升温速率增大,混煤反应速率峰值升高,综合燃烧特性指数升高,混煤燃烧性得到优化。使用KAS等转化率法分析了不同混煤方案的燃烧过程动力学,当兰炭配比量由0增加至40%时,活化能分别为115.25、113.03、112.22、108.20 和104.53 kJ/mol,兰炭的加入可以降低混煤的表观活化能。     

不同热解半焦与高炉喷吹煤粉燃烧性能差异性

 研究不同半焦与喷吹煤粉的燃烧性能有利于半焦进行高炉喷吹、降低炼铁成本。通过改变热解温度、热解升温速率、热解保温时间和热解气氛在管式炉中制备了不同的半焦样品,通过工业分析和热重试验、结合比表面积、发热量和活化能变化对不同热解半焦和两种喷吹煤粉燃烧性能差异进行了分析。结果表明,不同热解条件下制备的半焦,其燃烧性能大多介于两种喷吹煤之间,热解温度是影响半焦反应性能最重要的因素,热解温度对活化能的影响呈现先减小后增大的趋势。不同热解温度制备的半焦孔隙结构均比喷吹煤发达,且累积孔容积和比表面积均呈现先增加后减少的趋势,孔隙特点与燃烧性能基本对应。550 ℃是制备高反应性半焦较适宜的热解温度。可以通过控制热解条件制备高反应性半焦,这有利于半焦在高炉喷吹中的应用。     

Investigation on Co-Combustion Kinetics of Anthracite and Waste Plastics by Thermogravimetric Analysis

 In order to effectively recycle resource for the benefit of the global environment, the utilization of waste plastics as auxiliary injectant for blast furnaces is becoming increasingly important. Combustion kinetics of plastics-coal blends with 0, 10%, 20% and 40% waste plastics (WP) are investigated separately by thermogravimetric analysis (TGA) from ambient temperature to 900 ℃ in air atmosphere. These blends are combusted at the heating rates of 5, 10 and 20 ℃/min. The results indicate that, with the increase of waste plastics content, the combustion processes of blends could be divided into one stage, two stages and three stages. The waste plastics content and heating rates have important effects on the main combustion processes of blends. With the increase of waste plastics content, the ignition temperature and the final combustion temperature of blends tend to decrease, while the combustion reaction becomes fiercer. With the increase of the heating rate, the ignition temperature, the mass loss rate of the peaks and the final combustion temperature of blends combustion tend to increase. The Flynn-Wall-Ozawa (FWO) iso-conversional method is used for the kinetic analysis of the main combustion process. The results indicate that, when the waste plastics content varied from 0 to 40%, the values of activation energy increase from 126.05 to 184.12 kJ /mol.     

Thermal Behavior and Kinetics of Raw/Pyrolytic Wood and Coal Blends during Co-combustion Process

The thermal properties of raw wood (RW)biomass,corresponding pyrolytic wood (PW)biomass,and their blends with anthracite coal (AC)were evaluated under combustion conditions with a thermogravimetric analysis (TGA)method.The blending ratios of the biomass with AC ranging from 0 to 100 mass% were taken into consider-ation to investigate the thermal behavior and kinetics of these blends during their co-combustion.For blends with dif-ferent ratios of the RW to AC and 100% AC (100 AC),two distinct mass loss peaks related to the release or com-bustion process of the volatiles and the combustion of the char were noted.The addition of a higher ratio of RW or PW into AC can improve the combustion process of the blends.The thermal behavior of the RW/AC or PW/AC blends could not be characterized by a simple linear correlation of their pure material thermal behavior.With the RW/PW addition ratios varying from 25 mass% to 80 mass%,the apparent activation energy of the blends gradually decreased from 48.46 to 34.93 kJ/mol and from 82.74 to 37.81 kJ/mol for the RW/AC and PW/AC blends,re-spectively,with high correlation coefficient (R2 )values ranging from 0.995 6 to 0.998 4.